智能起重机械技术研究及检验方式

2024-01-26胡雨

今日自动化 2023年10期

胡雨

（中核机械工程有限公司，上海 201512）

1 智能起重机械技术概述

智能起重机械技术指通过集成智能控制、传感、驱动和通信等技术，实现起重机械设备的智能化、高效化和安全化运行。该技术旨在提高起重机械的作业性能，降低操作难度，提高安全性能和工作效率，同时减少能源消耗和环境污染。智能起重机械技术的主要特点为：①智能控制。利用先进的计算机控制技术、人机交互技术和智能算法，实现起重机械设备的智能化运行和控制。例如，智能起重机可自动识别货物重量、尺寸和位置，自动规划最优起吊路径，自动调整吊具姿态等。②状态监测与故障诊断。通过安装各种传感器和检测设备，实时监测起重机械设备的工作状态，对可能出现的故障进行预测和诊断，以提高设备的可靠性和可用性。③信息化和网络化。利用现代通信技术，实现起重机械设备与操作员、管理系统及其他设备的信息交互和共享，提高设备的协同作业能力和远程监控水平[1]。

2 智能起重机械技术的研究进展

2.1 智能控制技术

智能起重机械技术的智能控制技术是提高设备运行性能的关键领域之一，具体包括以下几方面：①神经网络控制。神经网络控制技术具有自学习、自适应等特点，可提高起重机械设备的控制精度和鲁棒性。研究人员将神经网络技术应用于起重机械设备的运动控制、负载位移控制等方面，实现了设备的智能化运行。②模糊控制。模糊控制技术具有处理不确定性、非线性问题的能力，适用于起重机械设备的负载升降、速度控制等。研究人员将模糊控制技术与PID 控制相结合，提高了起重设备的控制性能。③最优控制。最优控制技术可在满足系统约束条件下，实现起重机械设备的最优化运行。研究人员将最优控制理论应用于起重设备的路径规划、能耗优化等方面，提高了设备的工作效率。④自适应控制。自适应控制技术可根据系统参数和外界环境的变化，自动调整控制器参数，以提高系统的适应性。研究人员将自适应控制技术应用于起重设备的抗干扰控制、振动抑制等方面，提高了设备的运行稳定性。⑤集成控制。集成控制技术可将多种控制策略相结合，实现起重机械设备的综合优化控制。例如，研究人员将神经网络控制与PID 控制相结合，实现了起重设备的多目标优化控制。未来，随着智能控制技术的不断发展，起重机械设备的控制精度、工作效率和抗干扰能力将持续提升。通过将更多先进的智能控制技术应用于起重机械领域，将进一步推动起重机械行业的智能化升级。

2.2 状态监测与故障诊断

在智能起重机械技术的研究进展中，状态监测与故障诊断具体包括以下几方面：①传感器技术。在起重机械设备中安装各种传感器，如加速度传感器、压力传感器、温度传感器等，以实时监测设备的工作状态和关键部件的运行情况。②信号分析技术。通过对传感器采集的信号进行时域、频域分析，以识别设备可能出现的故障或异常状况。例如，利用小波变换、经验模态分解等方法对振动信号进行分析，以诊断设备的故障部位和原因。③机器学习技术。利用机器学习算法，如支持向量机（SVM）、随机森林（RF）等，训练故障诊断模型，以提高故障诊断的准确性和泛化能力。④远程监测与诊断。通过无线通信技术将起重机械设备的状态信息实时传输到远程监控中心，实现设备的远程监测和故障诊断，提高设备的维护效率和安全性。⑤在线诊断与预测。利用先进的诊断方法，如残差生成对抗网络（GAN）、长短时记忆网络（LSTM）等，实现设备故障的实时监测、预测和预警，以提高设备的可用性和可靠性。未来，随着物联网、大数据和人工智能技术的不断发展，状态监测与故障诊断技术在起重机械领域将得到更加广泛的应用。通过将这些技术应用于起重机械设备的维护和保养，可提高设备的运行效率，降低维护成本，为起重机械行业的发展提供强大支持。

3 智能起重机械技术检验方式

3.1 静态检验

静态检验主要针对设备的结构、部件和材料进行检验，其内容主要包括以下几点：①检查设备的外观是否完好，是否存在裂纹、破损、变形等缺陷。同时，检查设备的表面涂层是否完好，有无剥落、锈蚀等现象。②对设备的关键尺寸进行测量，如主梁、吊钩、轴承等，确保其尺寸符合设计要求和制造标准。③对设备的主要部件和材料进行材质分析，如金属材料的化学成分、机械性能等，确保材料质量合格且满足使用需求。④检查设备的结构是否合理，有无设计缺陷或不符合规定的地方。同时，检查设备的焊缝质量、装配精度等，确保设备结构安全可靠。⑤对设备的关键部件，如吊钩、钢丝绳、制动器等，进行专门的检验，确保部件性能可靠、安全耐用。⑥对设备进行模拟载荷试验，测试设备的承载能力和结构性能，评估设备的工作性能和安全性能。静态检验结束后，检验人员需要根据检验结果出具检验报告，指出设备的优点和不足，为设备的维护、维修和改进提供依据。通过静态检验，可确保智能起重机械设备的质量和安全性，为设备的安全运行和性能优化提供保障[2-3]。

3.2 动态检验

动态检验主要针对设备的运行状态、运动性能、操控性、稳定性等进行检验。动态检验主要内容如下：①空载试验。在无负载条件下运行设备，检查设备的运行状态和运动性能，如速度、加速度、刹车性能等。②负载试验。在负载条件下运行设备，测试设备的起升、下降、平移等运动性能，以及设备的速度和稳定性能。③速度试验。测试设备的最高速度、加速、减速性能等，评估设备的动力性能和运行效率。④制动性能试验。检查设备的制动器性能，包括制动距离、制动力、制动稳定性等，确保设备在紧急情况下能够快速、安全地制动。⑤运行稳定性试验。通过模拟实际工作条件，检验设备在负载状态下的运行稳定性，评估设备的抗侧向力、抗扭转能力等性能。⑥操控性试验。检查设备的操控系统，包括操作界面、操控手感、响应速度等，确保操作人员能够方便、高效地进行设备操作。动态检验结束后，检验人员需要根据检验结果出具检验报告，指出设备的优点和不足，为设备的维护、维修和改进提供依据。通过动态检验，可确保智能起重机械设备的运动性能和安全性能，为设备的安全运行和性能优化提供保障。

3.3 安全防护检验

安全防护检验主要针对设备的安全防护装置和功能进行检验，包括以下几点：①限位器检验。检查设备的限位器性能，包括上升限位、下降限位、运行行程限位等，确保限位器能够准确动作并停止设备运行，防止过载和碰撞事故的发生。②制动器检验。检查设备的制动器性能，包括制动力、制动效果、制动稳定性等，确保设备在紧急情况下能够快速、安全地制动。③安全阀检验。检查设备的安全阀性能，包括开启压力、关闭压力、密封性能等，确保设备在超过规定压力时能够及时释放压力，防止爆炸事故的发生。④防摇摆控制检验。检查设备的防摇摆控制系统性能，包括传感器、控制器、执行机构等，确保系统能够有效降低设备的摇摆幅度，提高设备的运行稳定性。⑤防护装置检验。检查设备的防护装置，如防护罩、防护栏、安全网等，确保装置齐全、有效，避免设备运行中对周围人员和设备造成伤害。⑥电气安全检验。检查设备的电气系统，包括电源、电路、控制系统、传感器等，确保电气系统安全、可靠，避免电气故障导致的安全事故。安全防护检验结束后，检验人员需要根据检验结果出具检验报告，指出设备的优点和不足，为设备的维护、维修和改进提供依据。通过安全防护检验，可确保智能起重机械设备的安全防护性能达标，为设备的安全运行提供保障。

3.4 电气系统检验

电气系统检验主要针对设备的电气系统、传感器和通信系统进行功能和安全性检验，具体包括以下几点：①电源检验。检查设备的电源电压、频率和相位，确保电源参数符合设备要求，避免电源异常影响设备的正常运行。②电路检验。检查设备的电路设计、布线和连接，确保电路安全、可靠，避免电路故障导致的设备损坏或安全事故。③控制系统检验。检查设备的控制系统性能，包括控制器、控制程序、执行机构等，确保控制系统能够准确控制设备的运行，实现设备的各种功能。④传感器检验。检查设备的传感器性能，包括传感器类型、测量范围、精度等，确保传感器能够准确检测设备的工作状态和运行参数，为设备的控制和保护提供依据。⑤通信系统检验。检查设备的通信系统性能，包括通信协议、通信接口、抗干扰性等，确保设备能够实现可靠的数据传输和远程控制。⑥电气保护检验。检查设备的电气保护装置，如接地保护、漏电保护、过载保护等，确保设备在出现电气故障时能够迅速切断电源，保障设备和人身安全。⑦安全电压检验。检查设备的安全电压是否符合标准要求，确保设备在人员接触时不会造成触电伤害。电气系统检验结束后，检验人员需要根据检验结果出具检验报告，指出设备的优点和不足，为设备的维护、维修和改进提供依据。通过电气系统检验，可确保智能起重机械设备的电气系统安全可靠，为设备的稳定运行提供保障。

3.5 信息化和网络化检验

信息化和网络化检验主要针对设备的信息化和网络化功能进行检验，具体包括以下几点：①数据采集检验。检查设备的数据采集性能，包括传感器、数据采集系统、数据传输协议等，确保设备能够准确收集运行数据和状态信息。②数据处理检验。检查设备的数据处理能力，包括数据处理算法、数据处理速度、数据存储可靠性等，确保设备能够有效地处理收集到的数据。③信息展示检验。检查设备的信息展示性能，包括用户界面、显示方式、信息呈现效果等，确保设备能够直观地展示运行数据和状态信息，方便操作人员实时监控设备的运行情况。④通信检验。检查设备的通信性能，包括通信协议、通信接口、数据传输速率等，确保设备能够与外部系统进行可靠的数据传输和通信。⑤远程监控检验。检查设备的远程监控性能，包括远程监控系统、远程控制功能、数据安全等，确保操作人员能够实时监控设备的运行情况，实现远程控制和操作。⑥网络化功能检验。检查设备的网络化性能，包括设备联网能力、数据共享能力、协同作业能力等，确保设备能够实现网络化协同作业和远程协作。⑦信息安全检验。检查设备的信息安全性能，包括数据加密、安全认证、访问控制等，确保设备传输和存储的数据安全，防止信息泄漏和网络攻击。信息化和网络化检验结束后，检验人员需要根据检验结果出具检验报告，指出设备的优点和不足，为设备的维护、维修和改进提供依据。通过信息化和网络化检验，可确保智能起重机械设备的信息化和网络化功能稳定可靠，为设备的智能化管理提供保障。

3.6 疲劳耐久性检验

疲劳耐久性检验主要针对设备的结构、部件和材料在重复加载和卸载条件下的耐久性和可靠性进行检验，具体包括以下几点：①结构检验。通过对设备进行疲劳耐久性试验，评估设备的结构和部件在重复加载和卸载条件下的强度、刚度和耐久性。②材料检验。检查设备关键部件的材料性能，如金属材料的疲劳强度、塑性变形性能、抗腐蚀性能等，确保材料能够满足疲劳耐久性要求。③焊接质量检验。检查设备的焊接质量，包括焊缝质量、焊缝强度、焊接缺陷等，确保焊接质量符合要求，避免焊接部位成为疲劳断裂的源头。④疲劳裂纹检验。通过无损检测方法，如磁粉检测、渗透检测、超声检测等，检查设备是否存在疲劳裂纹，确保设备安全性。⑤磨损检验。检查设备的磨损情况，包括摩擦磨损、疲劳磨损等，评估设备的耐磨性和使用寿命。⑥润滑检验。检查设备的润滑系统，包括润滑剂类型、润滑方式、润滑效果等，确保设备在各润滑状态下的摩擦磨损性能和耐久性。疲劳耐久性检验结束后，检验人员需要根据检验结果出具检验报告，指出设备的优点和不足，为设备的维护、维修和改进提供依据。通过疲劳耐久性检验，可确保智能起重机械设备在长时间负荷条件下的稳定性、可靠性和安全性，为设备的使用寿命提供保障[4-5]。